1、 大蒜种植机械结构设计方案初探 冯源摘 要：目前，我国大蒜机械化种植发展缓慢，大蒜种植大部分为人工栽植，为了提高大蒜种植的劳动生产率，降低劳动强度，结合我国大蒜栽植的农艺要求，以及大蒜机械化种植的必要性，研究设计了一种新型大蒜种植机。重点阐述了大蒜种植机的主体结构与整机工作原理，以及相关核心部件的设计，并针对种植机关键机构的结构及其原理进行具体分析。关键词：大蒜；种植机械；结构设计中图分类号：s223.94 文献标识码：a doi：10.14031/ki.njwx.2016.06.0020 引言目前，我国大蒜总种植面积33.3万余hm2，占亚

2、洲种植总面积的1/2，占世界总种植面积的1/3。但因大蒜种子体积较大、形状不规则、种植时要求根部朝下等特殊性，导致普通种植机械很难满足大蒜种植要求，因此，大蒜种植仍然以人工种植为主，劳动强度大，效率低。通过查阅大量的国内外专利文献可以看出，大蒜种植机械较多的集中在韩国、日本，其次是中国。国外的大蒜种植机械多采用旋耕或开沟后下种覆土，很少涉及蒜瓣直立种植问题。国内大蒜种植机械按种植方式可分为三类：第一类，大蒜点播机，多采用压穴（锥形或半圆形）投种异步工作，其结构简单，播种效率高，但牙尖朝向是随机的；第二类，大蒜播种机，能够保证大蒜尖部朝上，但必须由人工实现将蒜瓣摆放在蒜盒内，播种效率与人工相差无

3、几；第三类，全自动播种机，典型的是中国农科院研究的2zd-5型自走式大蒜种植机，其种植效率是人工种植的25倍，但种植机械采用的开沟播种，不能满足大蒜种植要求。经蒜农使用后反应其入沟后直立率不高，因此，该机型未能大面积推广1。1 大蒜种植机械整机设计方案初探如图1所示，大蒜种植机械整机由机架、种箱、排种机构、接种机构、种植机构、压实辊、地轮及传动装置构成。其工作原理为：整机由四轮车牵引，动力通过地轮1传递给排种器4的主动链轮，主动链轮带动链条运动，进而带动固定于链条上的取蒜勺运动，取蒜勺在经过种箱5取蒜种，多余的蒜种在斜向上及水平运动过程中进行清种，实现单粒取种。之后取蒜勺倾斜，经过护种排种阶段

4、，将蒜种送入安装在机架上的接种机构8的接种斗中。由接种斗将蒜种送入种植装置7中的接种斗中的过程中完成蒜种的方向识别及掉头。种植斗安装在种植机构的驱动轴上，在行星轮系的带动下，保证种植斗在运动过程中保持垂直向下的状态，进而确保蒜种入土时的直立状态，压实辊6完成压实与平整工作。2 关键部件结构设计初探2.1 种箱种箱由种箱主体、种盒及导种管构成。种箱主体呈棱锥型，底部倾斜一定角度，便于蒜种从种箱主体中滑入种盒中，以及减少种箱主体中蒜种的剩余量。设计种盒的目的是在满足取种要求的前提下减少取蒜勺对蒜种的摩擦，减少对蒜种外皮的损伤。种盒的数量由一次种植的行数决定，种盒下部开孔，并焊接一导蒜管，确保前一取

5、蒜勺取蒜种时后一取蒜勺进入导蒜管，保证蒜种不脱落。2.2 排种机构排种机构的设计要满足单瓣横向取种。目前韩国专利现有的排种器形式主要有勺链式、转勺式、振动式、斜圆盘式2，国内除了以上几种形式外还有转筒式和夹持式等。综合各种排种器的优缺点来看，勺链式的性能相对稳定。该大蒜种植机为两行同时作业，每组排种单体的结构如图2所示，由四个结构和齿数相同的链轮1、链条2、蒜勺3、清种挡板4，及护种挡板5构成。取蒜勺固定在链条上，是排种机构的关键部件，其结构性能的好坏直接影响取种的质量。取蒜勺的形式有横向和纵向区分，但纵向取种效率低，因此本机采用横向取种方式。取蒜勺的结构有勺体、勺柄、定量挡板构成，其中勺体与

6、水平呈一定角度，该角度大于蒜种与勺体之间的摩擦角。蒜勺的具体尺寸由蒜种的平均尺寸来确定。2.3 接种斗与种植斗蒜种由于体积大、形状不规则，种植时要求牙尖朝上、根部朝下的特殊要求，决定了大蒜种植机械应具备蒜种方向识别、掉头以及直立种植的功能。大量的文献显示，蒜种方向识别有影像法、红外线法、智能机器手法等。由于大蒜种植机械属于农用机械，在作业过程中振动较大，上述提到的方法限于实验室试验，在实际中很难实施。本文根据蒜种形状特点采用机械法，利用接种斗与种植斗的配合工作完成蒜种方向的识别、掉头及直立种植。如图3所示，接种斗a与种植斗b主体采用结构基本相同，两者均由两半件构成的漏斗形，一个半件为可动半件1

7、，另一个为固定半件2。漏斗的上部分呈锥形为接种斗和种植斗的主体，下部分焊接一扶正管。扶正管底部开一小孔，孔的大小由蒜种的根部的平均尺寸决定（刚好卡住根部为好），接种斗的可动件下面焊接一限位片4。蒜种进入接种斗时，如根部朝下，当种植斗与接种斗的限位片接触时，接种斗打开，蒜种滑入种植斗；当蒜种进入接种斗时如芽尖朝下，由于牙尖的尺寸小于根部的尺寸，会从孔中伸出，被种植斗压住，当接种斗打开时蒜种会翻转进入种植斗，实现掉头。接种斗下焊接扶正管的目的是保证蒜种在接种斗中处于直立状态，确保蒜种芽尖朝下时，种植斗能更好地压住芽尖完成蒜种掉头。种植斗下部焊接扶正管的目的是确保进入种植斗的蒜种处于直立状态。当种植

8、斗直立插入土中时，可动半件打开将蒜种垂直放入土中，完成直立种植。3 小结通过查阅大量的文献，我们了解国内外大蒜种植机械现状，综合现有机型的优缺点，初步确定了大蒜种植机械整机结构及关键部件结构设计方案。目前该方案存在以下问题有待解决：（1）取蒜勺从种箱中取蒜种时，如何进一步减小对蒜种外皮的损伤；（2）如何确保进入接种斗的蒜种只能芽尖朝上或朝下两种状态；（3）当蒜种芽尖朝下进入接种斗时，由于存在振动，种植斗与接种斗限位片接触时能否保证刚好压住芽尖。参考文献：1郭英芳.大蒜种植机械中蒜瓣方向识别方法的研究d.西北农林科技大学，2011.2金磊.大蒜种植机械设计d.北京：中国农业大学，2007. -全文完-